Perbedaan Antara Energi Bebas Gibbs dan Energi Gratis Helmholtz

Gibbs Free Energy vs Helmholtz Free Energy

Beberapa hal terjadi secara spontan, yang lain tidak. Arah perubahan ditentukan oleh distribusi energi. Dalam perubahan spontan, hal-hal cenderung ke keadaan di mana energi tersebar lebih kacau. Suatu perubahan adalah spontan, jika itu mengarah ke keacakan dan kekacauan yang lebih besar di alam semesta secara keseluruhan. Tingkat kekacauan, keacakan, atau penyebaran energi diukur oleh fungsi negara yang disebut entropi. Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi, dan dikatakan, "entropi alam semesta meningkat dalam proses spontan." Entropi terkait dengan jumlah panas yang dihasilkan; sejauh mana energi telah terdegradasi. Bahkan, jumlah kelainan ekstra yang disebabkan oleh jumlah panas q tergantung pada suhu. Jika sudah sangat panas, sedikit panas tambahan tidak membuat lebih banyak gangguan, tetapi jika suhunya sangat rendah, jumlah panas yang sama akan menyebabkan peningkatan dramatis dalam gangguan. Oleh karena itu, lebih tepat untuk menulis, ds = dq / T.

Untuk menganalisis arah perubahan, kita harus mempertimbangkan perubahan pada sistem dan sekitarnya. Ketidaksetaraan Clausius berikut menunjukkan apa yang terjadi ketika energi panas ditransfer antara sistem dan sekitarnya. (Pertimbangkan sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sekitarnya pada suhu T)

dS - (dq / T) ≥ 0… (1)

Energi bebas helmholtz

Jika pemanasan dilakukan pada volume konstan, kita dapat menulis persamaan di atas (1) sebagai berikut. Persamaan ini menyatakan kriteria untuk reaksi spontan terjadi hanya dalam fungsi negara saja.

dS - (dU / T) ≥ 0

Persamaan dapat disusun ulang untuk mendapatkan persamaan berikut.

TdS ≥ dU (persamaan 2); oleh karena itu, dapat ditulis sebagai dU - TdS ≤ 0

Ungkapan di atas dapat disederhanakan dengan menggunakan istilah energi Helmholtz 'A', yang dapat didefinisikan sebagai,

A = U - TS

Dari persamaan di atas, kita dapat memperoleh kriteria untuk reaksi spontan sebagai dA≤0. Ini menyatakan bahwa, perubahan dalam sistem pada suhu dan volume konstan adalah spontan, jika dA≤0. Jadi perubahan itu spontan ketika itu terkait dengan penurunan energi Helmholtz. Oleh karena itu, sistem ini bergerak secara spontan, untuk memberikan nilai A yang lebih rendah.

Energi bebas Gibbs

Kami tertarik pada energi bebas Gibbs daripada energi bebas Helmholtz dalam kimia laboratorium kami. Energi bebas Gibbs berhubungan dengan perubahan yang terjadi pada tekanan konstan. Ketika energi panas ditransfer pada tekanan konstan, hanya ada pekerjaan ekspansi; oleh karena itu, kita dapat memodifikasi dan menulis ulang persamaan (2) sebagai berikut.

TdS ≥ dH

Persamaan ini dapat disusun kembali untuk menghasilkan dH - TdS ≤ 0. Dengan istilah energi bebas Gibbs 'G', persamaan ini dapat ditulis sebagai,

G = H - TS

Pada suhu dan tekanan yang konstan, reaksi kimia spontan ke arah penurunan energi bebas Gibbs. Oleh karena itu, dG≤0.

Apa perbedaan antara energi bebas Gibbs dan Helmholtz? • Energi bebas Gibbs didefinisikan di bawah tekanan konstan, dan energi bebas Helmholtz didefinisikan di bawah volume konstan. • Kami lebih tertarik pada energi bebas Gibbs di tingkat laboratorium daripada energi bebas Helmholtz, karena mereka terjadi pada tekanan konstan. • Pada suhu dan tekanan konstan, reaksi kimia spontan ke arah penurunan energi bebas Gibbs. Sebaliknya, pada suhu dan volume konstan, reaksi spontan ke arah penurunan energi bebas Helmholtz.